[發明專利]具有用于應力的不同溝道幾何形狀的堆疊納米線晶體管結構

在審

• 申請號: 201910784257.3
• 申請日: 2019-08-20
• 公開（公告）號: CN110943082A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: A·利拉克;S·塞亞;G·杜威;W·拉赫馬迪;R·科特利爾;R·米恩德魯;S·馬;E·曼內巴赫;A·潘;C-Y·黃
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L27/092
• 分類號: H01L27/092;H01L29/775;H01L21/8238;B82Y10/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 張偉

納米線晶體管結構具有第一器件區域，第一器件區域具有包括半導體材料的第一主體，第一主體具有第一橫截面形狀。第二器件區域具有第二主體，第二主體具有與第一橫截面形狀不同的第二橫截面形狀。第一器件部分垂直地位于第二器件部分的上方或下方，其中主體在源極和漏極之間水平延伸。第一柵極結構環繞第一主體，并且第二柵極結構環繞第二主體。可以使用納米線的幾何形狀的差異來獨立于第二器件部分優化第一器件部分中的性能。

背景技術

半導體器件是利用諸如硅(Si)、鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)和磷化銦(InP)等半導體材料的電子特性的電子部件。場效應晶體管(FET)是包括三個端子的半導體器件：柵極、源極和漏極。FET使用由柵極施加的電場來控制溝道的導電性，電荷載流子(例如，電子或空穴)通過該溝道在源極和漏極之間流動。在電荷載流子是電子的情況下，FET被稱為n溝道器件，而在電荷載流子是空穴的情況下，FET被稱為p溝道器件。一些FET具有稱為主體或襯底的第四端子，其可用于偏置晶體管。另外，金屬氧化物半導體FET(MOSFET)包括柵極和溝道之間的柵極電介質。MOSFET也可稱為金屬絕緣體半導體FET(MISFETS)或絕緣柵FET(IGFET)。互補MOS(CMOS)結構使用p溝道MOSFET(PMOS)和n溝道MOSFET(NMOS)器件的組合來實施邏輯門和其他數字電路。

FinFET是圍繞薄帶半導體材料(通常稱為鰭狀物)構建的MOSFET晶體管。FinFET器件的導電溝道主要位于鰭狀物的與柵極電介質相鄰的外部部分上。具體地，電流沿著鰭狀物的兩個側壁(垂直于襯底表面的側部)/在鰭狀物的兩個側壁內以及沿著鰭狀物的頂部(平行于襯底表面的側部)行進。因為這種配置的導電溝道包括鰭狀物的三個不同的平面區域(例如，頂部和兩側)，所以這種FinFET設計有時被稱為三柵極晶體管。納米線晶體管(有時稱為全環柵極(GAA)或納米帶晶體管)與基于鰭狀物的晶體管被相類似地構造，但是代替鰭式溝道區處的柵極與鰭狀物的三個側部接觸，柵極材料通常圍繞或包圍每個納米線(因此，全環柵極)。納米線FET可以具有在源極和漏極之間延伸的一個或多個納米線。

附圖說明

圖1A示出了通過根據本公開內容實施例的晶體管結構的柵極結構截取的橫截面圖，其中晶體管結構具有上部器件部分和下部器件部分，上部器件部分具有第一橫截面形狀的納米線，而下部器件部分具有不同的第二橫截面形狀的納米線。

圖1B示出了根據本公開內容實施例的圖1A的晶體管結構的橫截面圖，其是通過三個器件的溝道截取的并且示出納米線的不同橫截面形狀。

圖2A示出了通過根據本公開內容實施例的晶體管結構的柵極結構截取的橫截面圖，其中晶體管結構具有上部器件部分和下部器件部分，上部器件部分具有第一橫截面形狀的納米線，而下部器件部分具有不同的第二橫截面形狀的納米線。

圖2B示出了根據本公開內容實施例的圖2A的晶體管結構的橫截面圖，其是通過三個器件的溝道截取的并且示出納米線的不同橫截面形狀以及每個器件部分中的納米線之間的不同垂直間隔。

圖3A示出了通過根據本公開內容的另一實施例的晶體管結構的柵極結構截取的橫截面圖，其中晶體管結構具有上部器件部分和下部器件部分，上部器件部分具有第一橫截面形狀的納米線，而下部器件部分具有不同的第二橫截面形狀的納米線。

圖3B示出了根據本公開內容實施例的圖3A的晶體管結構的橫截面圖，其是通過三個器件的溝道截取的并且示出納米線的不同橫截面形狀以及上部器件部分中的納米線之間的空隙。

圖4A示出了通過根據本公開內容的另一實施例的晶體管結構的柵極結構截取的橫截面圖，其中上部和下部器件部分中的納米線具有不同的橫截面形狀，并且上部器件部分中的功函數材料在納米線之間是連續的。

圖4B示出了根據本公開內容實施例的圖4A的晶體管結構的橫截面圖，其是通過三個器件的溝道截取的并且示出納米線的不同橫截面形狀以及功函數層的不同應用。